T.C ADNAN MENDERES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI BİY-YL-2007-0004

T.C ADNAN MENDERES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI BİY-YL-2007-0004 ENTOMOPATOJENİK NEMATODLARIN (STEINERNEMATIDAE VE HETERORHABDITIDAE) AYDIN İLİ VE ÇEVRESİNDEKİ TOPRAKLARDA TÜR ÇEŞİTLİLİĞİ VE DAĞILIMLARININ BELİRLENMESİ Müfide Sonay AYDIN DANIŞMAN Doç. Dr.Selçuk HAZIR AYDIN-2007

ii T.C ADNAN MENDERES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI BİY-YL-2007-0004 ENTOMOPATOJENİK NEMATODLARIN (STEINERNEMATIDAE VE HETERORHABDITIDAE) AYDIN İLİ VE ÇEVRESİNDEKİ TOPRAKLARDA TÜR ÇEŞİTLİLİĞİ VE DAĞILIMLARININ BELİRLENMESİ Müfide Sonay AYDIN DANIŞMAN Doç. Dr.Selçuk HAZIR AYDIN-2007

i T.C. ADNAN MENDERES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜNE AYDIN Biyoloji Ana Bilim Dalı Yüksek Lisans Programı öğrencisi Müfide Sonay AYDIN tarafından hazırlanan Entomopatojenik nematodların (Steinernematidae ve Heterorhabditidae) Aydın ili ve çevresindeki topraklarda tür çeşitliliği ve dağılımlarının belirlenmesi başlıklı tez, 04.09.2007 tarihinde yapılan savunma sonucunda aşağıda isimleri bulunan jüri üyelerince kabul edilmiştir. Unvanı Adı Soyadı Kurumu İmzası Başkan : Doç.Dr. Selçuk HAZIR Adnan Menderes Üniversitesi Üye : Doç.Dr. Hatice MERGEN Hacettepe Üniversitesi Üye :Yrd.Doç.Dr. Fatih Mehmet ŞİMŞEK Adnan Menderes Üniversitesi Jüri üyeleri tarafından kabul edilen bu Yüksek Lisans tezi, Enstitü Yönetim Kurulunun sayılı kararıyla tarihinde onaylanmıştır. Unvanı, Adı Soyadı Enstitü Müdürü

ii Bu tezde görsel, işitsel ve yazılı biçimde sunulan tüm bilgi ve sonuçların akademik ve etik kurallara uyularak tarafımdan elde edildiğini, tez içinde yer alan ancak bu çalışmaya özgü olmayan tüm sonuç ve bilgileri tezde kaynak göstererek belirttiğimi beyan ederim. Adı Soyadı : Müfide Sonay AYDIN İmza :

iii ÖZET Yüksek Lisans Tezi ENTOMOPATOJENİK NEMATODLARIN (STEINERNEMATIDAE VE HETERORHABDITIDAE) AYDIN İLİ VE ÇEVRESİNDEKİ TOPRAKLARDA TÜR ÇEŞİTLİLİĞİ VE DAĞILIMLARININ BELİRLENMESİ Müfide Sonay AYDIN Adnan Menderes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Selçuk HAZIR Bu çalışma, Türkiye de çok önemli bir tarım bölgesi olan ve daha önce entomopatojenik nematod izole edilmemiş Aydın ili ve çevresindeki entomopatojenik nematodların dağılımları ve çeşitliklerinin belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Çalışma boyunca Aydın ın farklı bölgelerinden toplanan 82 toprak örneğinin 10 tanesinden entomopatojenik nematod elde edilmiştir. Nematod elde edilme oranı %12.1 olarak tespit edilmiştir. Bu çalışmada kullanılan 28S rrna, D2D3 ve ITS (internal transcribed spacer) bölgelerinin dizi analizleri ile morfolojik ve morfometrik incelemelerden elde edilen verilere dayanarak, elde edilen entomopatojenik nematodlardan, 1 tane Steinernema weiseri, 2 tane Steinernema feltiae ve 7 tanesinin ise Heterorhabditis bacteriophora türüne ait olduğu tespit edilmiştir. Akdeniz ikliminin hakim olduğu Aydın ilinde yapılan bu çalışma, Heterorhabditis cinsinin Steinernema cinsine oranla sayıca daha fazla olduğunu göstermiştir. 2007, 53 sayfa Anahtar Sözcükler Biyolojik Kontrol, Steinernema, Heterorhabditis, Aydın

iv ABSTRACT M.Sc. Thesis DIVERSITY AND DISTRIBUTION OF ENTOMOPATHOGENIC NEMATODES (STEINERNEMATIDAE AND HETERORHABDITIDAE) IN AYDIN Müfide Sonay AYDIN Adnan Menderes University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Biology Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Selçuk HAZIR This study was conducted to determine the diversity and distribution of entomopathogenic nematodes in Aydin which is one of the most important agricultural city in Turkey. There has been no record about entomopathogenic nematodes from Aydin. Totally 82 soil samples were collected and 10 entomopathogenic nematode isolates were recovered. The ratio of nematode recovery was determined as 12.1%. Nematodes were identified with molecular analyses 28S rrna, D2D3 domains and ITS regions (internal transcribed spacer) and morphometric measurements. Isolated nematodes were identified as one Steinernema weiseri, two Steinernema feltiae and seven H. bacteriophora species from ten isolates. This study showed that genus Heterorhabditis was more common than Steinernematids in Aydin which has Mediterranean climate. 2007, 53 pages Key Words: Biological Control, Steinernema, Heterorhabditis, Aydin

v ÖNSÖZ Yüksek lisansa başlamama, çalışmalarımı yapacağım laboratuvarın oluşumuna bizzat katkıda bulunmama, daha önce varlığından haberdar olmadığım canlıları tanımama, bu satırları yazmama olanak sağlayan, tüm bilgi ve tecrübelerini benimle paylaşan tez danışmanım Doç.Dr. Selçuk HAZIR a FEF-07005 no lu proje ile çalışmalarımızı destekleyen Adnan Menderes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Grubuna, Çalışma sürecinin bazen sonuçtan daha çok şey vaat edebileceğini, her şeyin insanla daha anlamlı olduğunu öğrettiği ve öğrencilikten keyif almamı sağladığı için Amerika Birleşik Devletleri Arizona Üniversitesinden Doç. Dr. Patricia STOCK a, Laboratuvar ve arazi çalışmalarım sırasında benden yardımını esirgemeyen ve bu deneysel ortamın ancak deneyerek öğrenilebilecek ayrıntılarını benimle paylaştıkları için Adnan Menderes Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümünden doktora öğrencisi Barış GÜLCÜ ve diğer öğrenci arkadaşlarıma, Benden maddi ve manevi desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen aileme, hayatımın her aşamasında varlığını hep yanımda hissettiğim, mükemmel kardeş ve arkadaşım Dt. Merih ŞANLITÜRK e teşekkür ederim.

vi İÇİNDEKİLER KABUL VE ONAY SAYFASI i İNTİHAL BEYAN SAYFASI.. ii ÖZET... iii ABSTRACT... iv ÖNSÖZ.. v SİMGELER DİZİNİ... viii ŞEKİLLER DİZİNİ... ix ÇİZELGELER DİZİNİ. x 1. GİRİŞ... 1 2. GENEL BİLGİ... 3 2.1 Entomopatojenik nematodlar (Steinernematidae ve Heterorhabditidae). 5 2.1.1 Taksonomi... 5 2.1.2 Nematodların tür teşhisinde kullanılan moleküler yöntemler... 8 2.1.2.1 RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA)... 8 2.1.2.2 RFLP (Restriction Fragment Lenght Polymorphisim).... 9 2.1.2.3 DNA sekanslama hedef bölgeleri...... 9 2.1.2.3.1 Nüklear genler (çekirdeğe ait genler)..... 9 2.1.2.3.2 Mitokondriyal genler...... 10 2.1.3 Entomopatojenik nematodların biyolojisi ve ekolojisi....... 10 3. MATERYAL VE YÖNTEM..... 17 3.1 Toprak Örneklerinin Alınması..... 17 3.2 Topraktan Entomopatojenik Nematod İzolasyonu.... 17 3.3 Steinernematid ve Heterorhabditidlerin Tür Teşhislerinin Yapılması... 18 3.4 Morfometrik Yöntem.... 18 3.5 Moleküler Yöntem..... 19 3.5.1 Fenol-Kloroform Extraksiyonunun Hazırlanması.. 19 3.5.2 Polimeraz Zincir Reaksiyonu İçin Örneklerin Hazırlanması.... 20 3.5.3 Agoroz jel Düzeneğinin Hazırlanması.. 22 3.5.4 Sekans Analizi..... 23

vii 4. BULGULAR VE TARTIŞMA... 5. SONUÇ..... KAYNAKLAR... ÖZGEÇMİŞ..... 25 35 37 43 141

viii SİMGELER DİZİNİ AG a oranı b oranı c oranı d oranı (%D) e oranı (%E) ES EP Gub.U MG Mucro uz NR SU TL TU Anüs genişliği Toplam vücut uzunluğunun maksimum vücut genişliğine oranı Toplam vücut uzunluğunun özofagus uzunluğuna oranı Toplam vücut uzunluğunun kuyruk uzunluğuna oranı Anterior son ile boşaltım deliği arasındaki mesafenin özofagus uzunluğuna oranı X 100 Anterior son ile boşaltım deliği arasındaki mesafenin kuyruk uzunluğuna oranı x 100 Baştan özofagusun kaidesine olan uzaklık Baştan boşaltım deliğine olan uzaklık Gubernakulum uzunluğu Maksimum vücut genişliği Mukro uzunluğu Baştan sinir halkası sonuna olan uzaklık Spikül uzunluğu Kuyruk uzunluğu Toplam vücut uzunluğu

ix ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 4.1 Aydın ili ve çevresindeki topraklardan elde edilen entomopatojenik nematodların dağılımları.26 Şekil 4.2 Steinernema cinsine ait entomopatojenik nematodların tür dağılımını gösteren filogenetik ağaç 31 Şekil 4.3 Heterorhabditis cinsine ait entomopatojenik nematodların tür dağılımını gösteren filogenetik ağaç 32

x ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1 Steinernema, Neosteinernema ve Heterorhabditis cinslerine ait tanımlanmış entomopatojenik nematod türleri.6 Çizelge 2.2 Entomopatojenik nematodlar (Steinernematidae ve Heterorhabditidae) ve bunlarla mutualistik yaşayan bakteri türleri 13 Çizelge 2.3 Entomopatojenik nematodlar ile kontrol edilen bazı zararlılar ve kullanıldıkları yerler 15 Çizelge 4.1 Aydın ili ve çevresindeki topraklardan elde edilen entomopatojenik nematod türleri ve habitat özellikleri..26 Çizelge 4.2 Steinernema feltiae (izolat 09-38) nın morfometrik ölçüm (µm) sonuçları..27 Çizelge 4.3 Steinernema weiseri (izolat 09-01) nın morfometrik ölçüm (µm) sonuçları..28 Çizelge 4.4. Heterorhabditis bacteriophora (izolat 09-39) nın morfometrik ölçüm (µm)sonuçları 29

1 1-GİRİŞ Nematodların büyük bölümü genelde bakteri, fungus ve diğer mikroskobik organizmalarla beslenir. Ancak çok az bir bölümü bitki ve hayvanlarda patojendir. Bu nematodlardan bazıları ise böcek patojenidirler ve zararlı böceklerin kontrolünde aktif olarak kullanılırlar. Bunlardan Steinernematidae ve Heterorhabditidae familyalarına ait olanlar kitlesel üretime uygundurlar ve bu nematodları ticari bir ürün olarak piyasada bulmak mümkündür. Dünyanın birçok yerinde bu nematodlar böcek patojeni, böcek paraziti, entomopatojenik ya da bazen sadece faydalı nematodlar olarak adlandırılırlar (Crow, 2002). Entomopatojenik nematodlar (Rhabditida: Steinernematidae ve Heterorhabditidae) toprakta yaşayan zararlı böcekler üzerinde son derece başarılı biyolojik kontrol ajanı olarak bilinirler ve turunçgil bahçelerinde, çilek tarlalarında, yaban mersini yetişen tarlalarda, mantar yetiştirme alanlarında ve çimenlik alanlarda yaygın olarak kullanılırlar (Grewal, et al., 2005). Entomopatojenik nematodların formülasyon teknolojileri ve kitlesel üretimindeki ilerlemeler ile pestisit kullanımdaki zararların daha iyi anlaşılması bu nematodların bilimsel ve ticari alanda çok büyük ilgi görmesine yol açmıştır (Georgis et al., 2006). Entomopatojenik nematodlar, biyolojik kontrol ajanı olarak birçok kimyasala göre belirli avantajlara sahiptir. Buna rağmen bazı ülkeler kendisine ait olmayan canlı tür ve izolatların dışarıdan getirilip kullanımına izin vermezler (Smart, 1995). Konak özgüllüğü yani hedef zararlının kontrolünde uygun nematodun seçilmesi şartı, bu organizmaları kimyasal insektisitlerden ayıran en temel özelliklerden birisidir (Smart, 1995). Dünyanın neredeyse bütün bölgelerinde entomopatojenik nematodlarla ilgili çalışmalar yapılmıştır. Entomopatojenik nematod izole edilmeyen tek kıta Antartika dır (Uribe-Lorio et al., 2005).

2 Amerikadaki çalışmaların çoğu Puerto Rico, Florida, Kuzey Carolina, Hawaii, New Jersey, Tennessee, Oregon ve California da yapılmıştır (Stock et al., 1999). Sri Lanka, Malezya, Vietnam ve Endonezya gibi Asya nın tropikal güneydoğu ülkelerinde de birçok çalışma yapılmış ve yeni türler bulunmuştur (Stock et al., 1998; Luc et al., 2000) Avrupa da entomopatojenik nematodlarla ilgili çalışmalar en çok Almanya, Belçika, Çek Cumhuriyeti, Hollanda, İsveç ve İngiltere de yapılmıştır (Spiridonov et al., 2005). Türkiye sahip olduğu coğrafik ve ekolojik özellikleri bakımından entomopatojenik nematodların çeşitliliği ve dağılımı açısından son derece önemli bir ülkedir. Entomopatojenik nematodların Türkiye deki dağılımları ve çeşitliliği ile ilgili ilk ayrıntılı çalışma 1999 ve 2001 yılları arasında Hazır et al., (2003) tarafından yapılmıştır. Ancak o çalışmada Ege bölgesinden sadece iki tane entomopatojenik nematod izolatı elde edilmiş ve bunların tür teşhisleri yapılmamıştır. Bu tez çalışması için ülkemizin Ege bölgesinin önemli tarım alanlarından biri olan ve daha önce entomopatojenik nematod izole edilmemiş Aydın ili seçilmiştir. Çalışmanın amacı bu bölgedeki topraklarda yer alan olası entomopatojenik nematodların dağılımlarının ve çeşitliklerinin belirlenmesidir.

3 2-GENEL BİLGİ Nematodlar ya da diğer bir adıyla segmentsiz yuvarlak solucanlar, sayıca dünya üzerinde en fazla bulunan çok hücreli omurgasız hayvan şubesidir. Yeryüzündeki her çok hücreli beş organizmadan dördünün nematod olduğu düşünülmektedir. Nematodlar diğer toprak solucanlarından (Annelidler) ve bilinen segmentli solucanlardan (Cestodlar) oldukça farklıdırlar (Crow, 2002). Dünyada yaşayan nematod tür sayısının tahmini olarak 20 milyon olduğuna inanılmaktadır. Bunlardan sadece 25.000 civarında tür günümüzde tanımlanabilmiştir (Crow, 2002). Nematodlar dünya üzerinde çok değişik yaşam yerlerine uyum sağlamışlardır. Denizlerde, tatlı su ortamlarında, karasal ortamlarda bazıları serbest, bazıları kommensal veya mutualistik, bazıları ise parazitik yaşar (Maggenti, 1981). Nematodlar vücut duvarı, boşaltım sistemi, üreme sistemi, sindirim sistemi, kas ve sinir sistemine sahip olan segmentsiz canlılardır. Ancak özelleşmiş bir dolaşım ve solunum sistemleri yoktur (Kaya and Stock, 1997). Nematodlar genelde ayrı eşeylidirler. Erkeklerin üreme sistemi ventral kısımda bulunan rektumdan oluşmuş bir kloak a açılır. Bir ya da iki testisleri vardır. Çiftleşmeyi sağlayan bir çift spikülleri mevcuttur. Bunun yanında çiftleşmeye yardımcı olan gubernakulum adı verilen bir yapıya da sahiplerdir. Özel kaslar tarafından hareket ettirilen bu yapılar çiftleşme sırasında anüsten dışarı uzanarak dişi vulvasını açık tutar ve yan yana gelerek spermlerin akabileceği bir kanal oluşturur. Ergin dişiler genelde vücudun orta kısmında ya da daha posterior kısımda yerleşmiş bir vulvayla dışarı açılan bir ya da iki ovaryuma sahiplerdir (Kaya and Stock, 1997). Nematodlar hücresel olmayan elastik bir kutikulayla örtülüdürler. Nematod kutikulası abiyotik (toprak partikülü gibi) ve biyotik faktörlere (parazit, patojen ve predatör gibi) karşı bariyer olarak görev yapar. Bu kutikül yarı geçirgen bir membran olup sıvıların nematod vücudu içine ve dışına geçişine izin verir. Bu sayede nematod

4 ile çevresi arasında doğrudan ilişki sağlanır (Hazır, 2002). Kutikula tüm nematod yüzeyini sarar ve stoma, farinks, rektum, vulva, kloak, boşaltım deliği kanalı ve belirli duyu organlarını içerir (Chen et al., 2004). Duyu organları genellikle vücudun ön kısmında bulunur ve bunlara Papilla adı verilir. Ayrıca bir çift yan duyu çukuru Amphidler vardır. Kuyruk tarafında da Papillalar ve Phasmidler denilen yapılar vardır. Bu papilla ve phasmidlerin sayı ve dizilimleri tür teşhisinde oldukça önemlidir (Hominick et al., 1997; Kaya and Stock, 1997). Nematodlar genelikle aerobik organizmalardır. Özel bir solunum ve dolaşım sistemleri olmadığı için sahip oldukları kutikulayla dışarıdan oksijen alınır ve organlara aktarılır (Chen et al., 2004). Nematodlarda sinir sistemi özofagusu çevreleyen bir sinir halkası nerve ring ve buradan çıkıp öne ve arkaya uzanan sinir iplikçiklerinden oluşur (Maggenti, 1981). Nematodlarda boşaltım sistemi protonefridium ve alev hücreleri içermez. Boşaltım sistemleri çok basit yapılı hücre gruplarından oluşmuştur. Bu yapı serbest yaşayan formlarda rennet bezi, bir çok parazit türde ise H ya da U şeklindeki yanal kanal sistemi şeklindedir. Nematodlarda boşaltım sistemi azotlu atıkların atılımında ve vücut boşluğunun turgor basıncını ayarlamada görevlidir (Viglierchio, 1991; Demirsoy, 1998). Böceklerle ilişkili olan ya da parazitliğe sebep olan 30 dan fazla nematod familyası vardır. Bu familyaların 7 tanesi biyolojik kontrol ajanı olarak bilinir. Bunlar Mermithidae, Allontonematidae, Neotylenchidae, Sphaerularidae, Rhabditidae, Steinernematidae ve Heterorhabditidae dir. Toprakta yaşayan zararlılara karşı biyolojik kontrol ajanı olarak bilinen Steinernematidae ve Heterorhabditidae familyaları son zamanlarda en çok ilgiyi çeken familyalardır (Stock and Hunt, 2005). Böcek paraziti nematodlar ve biyolojik kontrol sağlayan nematodlar birbirinden farklı ifadelerdir. Gerçek parazitlik konağından beslenen parazitliktir. Buna rağmen

5 entomopatojenik nematodlarda durum biraz farklıdır. Biyolojik kontrol çalışmalarında kullanılan entomopatojenik nematodlar hem böcek dokusuyla hem de mutualistik ilişkili oldukları bakterilerle beslenirler. Aslında konağı öldüren gerçek parazit bakteridir. Çünkü patojeniteye bu bakteriler sebep olur. Doğrudan böcek paraziti olan nematodlar da vardır. Örneğin Mermitidler çekirge, hamamböceği ve sivrisinek parazitidir. Bu nematodlar sadece konak dokuları üzerinden beslenirler ve üretilmeleri için canlı böceklere ihtiyaç vardır. Bu ise etkili ve ucuz bir üretim yolu değildir. Biyolojik kontrol sağlayan entomopatojenik nematodlar ise özel nematod üretim tanklarında bakterilerle beslenmek suretiyle üretilebilirler. Dolayısıyla bu nematodların üretimi oldukça kolay ve daha ucuzdur (Crow, 2002). 2.1 ENTOMOPATOJENİK NEMATODLAR (STEINERNEMATIDAE VE HETERORHABDITIDAE) 2.1.1 Taksonomi Blaxter ve arkadaşlarının (1998) moleküler filogenetik verilere dayanarak hazırladıkları taksonomik duruma göre entomopatojenik nematodların sınıflandırılması aşağıdaki gibidir. Phylum: Nematoda Class: Chromadorea Subclass: Chromadoria Order: Rhabditida Suborder: Tylenchina Superfamily: Strongyloidoidea Family: Steinernematidae Suborder: Rhabditina Superfamily: Strongyloidea Family: Heterorhabditidae Günümüze kadar iki entomopatojenik nematod familyasına (Steinernematidae ve Heterorhabditidae) ait 3 cinse (Steinernema, Heterorhabditis ve Neosteinernema) bağlı bulunan 69 tür tanımlanmıştır(çizelge 2.1).

6 Günümüz nematod sistematik çalışmalarında morfometrik ölçümler, moleküler analizler ve elektron mikroskop incelemeleri bir arada değerlendirilmektedir. Morfometrik çalışmalar sırasında en çok kullanılan yapılardan birisi ilk jenerasyon erkek nematodlara ait spikül ve gubernakulum yapılarının şekil ve pozisyonlarıdır. Aynı zamanda kuyruk tarafında bulunan papilla ve phasmidlerin sayı ve dizilimleri tür teşhisinde oldukça önemlidir (Kaya and Stock, 1997; Stock et al., 2000). Çizelge 2.1 Steinernema, Neosteinernema ve Heterorhabditis cinslerine ait tanımlanmış entomopatojenik nematod türleri Nematod Türü Kaynak Genus: Steinernema Travassos, 1927 Steinernema kraussei (Steiner, 1923) Travassos, 1927 S.abbasi Elawad et al., 1997 S.aciari Qiu et al., 2005 S.affine (Bovien, 1937) Wouts et al., 1982 S.akhursti Qui, Hu, Zhou, Pang and Nguyen, 2005 S.anatoliense Hazir et al., 2003 S.arenarium (Artyukhovsky, 1967) Wouts et al., 1982 S.ashiunense Phan, Nguyen,2006** S.asiaticum Anis et al., 2002 S.apuliae Triggiani et al., 2004 S.beddingi Qui, Hu, Zhou, Pang and Nguyen, 2005 S.bicornutum Tallosi et al., 1995 S.carpocapsae (Weiser, 1955) Wouts et al., 1982 S.caudatum Xu et al., 1991 S.ceratophorum Jian et al., 1997 S.costaricense Uribe-Lorio, Mora and Stock, 2006** S.cubanum Mrácek et al., 1994 S.diaprepesi Nguyen and Duncan, 2002 S.feltiae (Filipjev, 1934) Wouts et al., 1982 S.glaseri (Steiner, 1929) Wouts et al., 1982 S.guangdongense Qiu et al., 2004 S.intermedium (Poinar, 1985) Mamiya, 1988 S.hermaphroditum Stock, GriYn and Chaenari, 2004 S.jollieti Spiridonov et al., 2004 S.karii Waturu et al., 1997 S.krausseri Steiner, 1923 S.kushidai Mamiya, 1988 S.litorale Yoshida, 2004 S.loci Phan et al., 2001a S.longicaudum Shen and Wang, 1991 Syn.S. serratum Liu, 1992

7 S.monticolum Stock et al., 1997 S.neocurtillae Nguyen and Smart, 1992 S. oregonense Liu and Berry, 1996b S. pakistanense Shahina et al., 2001 S. puertoricense Román and Figueroa, 1994 S.puntauvense Uribe-Lorio, Mora and Stock, 2006** S.rarum (de Doucet, 1986) Mamiya, 1988 S. riobrave Cabanillas et al., 1994 S. ritteri de Doucet and de Doucet, 1990 S. robustispiculum Phan et al., 2005 S.sangi Phan et al., 2001b S.scapterisci Nguyen and Smart, 1990 S.scarabaei Stock and Koppenhöfer, 2003 S.serratum Liu, 1992 S.siamkayai Stock et al., 1998 S.silvaticum Sturhan, Spiridonov and Mracek, 2005 S.tami Van Luc et al., 2000 S.thanhi Phan et al., 2001a S.thermophilum Ganguly and Singh, 2000 S.websteri Cutler and Stock, 2003 S.weiseri Mrácek et al., 2003 S.thermophilum Ganguly and Singh, 2000 S.yirgalomense Nguyen, Tesfamarian, Gozel, Gaugler and Adams Genus: Neosteinernema Nguyen and Smart, 1994 Neosteinernema longicurvicauda Nguyen and Smart, 1994 Genus: Heterorhabditis Poinar, 1976 Heterorhabditis bacteriophora Poinar, 1976 H.heliothidis (Khan et al., 1976) Poinar et al., 1977 H.argentinensis Stock, 1993 H.baujardi Phan et al., 2003 H.brevicaudis Liu, 1994a H.downesi Stock et al., 2002 H.indica Poinar et al., 1992 Syn.H. hawaiiensis Gardner et al., 1994 H.marelatus Liu and Berry, 1996a,b,c Syn. H. hepialius Stock et al., 1996 H.megidis Poinar et al., 1987 H.mexicana Nguyen et al., 2004 H.poinari Kakulia and Mikaia, 1997a H.taysearae Shamseldean et al., 1996 H.zealandica Poinar, 1990 H.floridensis Khoung B. Nguyen, 2006 H.amazonensis Andalo et al., 2006 * tip tür tam olarak teşhis yapılmamış ** tanımlanmış olan türler basımda (Nishimura et al., 1994; He et al.,2000; Koppenhöfer, 2000)

8 2.1.2 Nematodların tür teşhisinde kullanılan moleküler yöntemler Tanımlanmış tür sayısının artmasıyla birlikte geleneksel olarak kullanılan morfometrik yöntemler entomopatojenik nematodların teşhisinde ve taksonomisinde yetersiz kalmıştır. Bu yüzden nematodlarda tür teşhisinde morfometrik ölçümler ve moleküler analizler birlikte kullanılmaktadır. Morfometrik yöntemin yeterli olmama sebepleri; a- Türler arasında yeteri kadar morfometrik farklılıkların olmaması b- Tür tanımlanmasında kullanılan karakterlerin çoğu sadece teşhis için kullanıldığında ve filogenetik bilgi az olduğunda daha anlamlıdır. Tür tanımlanmasında kullanılan bir diğer yöntem de çiftleştirme testleridir. Nematodların tür tanımlanmasında çiftleştirme testleri genellikle pek tercih edilmez. Bunun en önemli sebebi zaman ve emek isteyen bir iş olmasıdır. Sonuçların evrimsel bir anlam taşıması gerektiği için çiftleştirme testleri tek başına anlamlı değildir. Aynı zamanda Steinernematidlerde hefmafroditizm in keşfedilmesiyle (Griffin et al., 2001) aynı grup içindeki türlerin doğruluğunu test etmek ve bunun için yapılan hibridizasyon uygulamalarını değerlendirmek oldukça zordur. Tüm bu zorlukların üstesinden gelmek için morfometrik yöntemlere ilaveten bir dizi moleküler yöntem kullanılmaktadır (Stock and Hunt, 2005). Entomopatojenik nematodların tür teşhisinde en fazla kullanılan moleküler yöntemler RAPD, RFLP ve DNA sekanslama yöntemleridir (Stock and Hunt, 2005). 2.1.2.1 RAPD (Randomly amplified polymorphic DNA) RAPD-PCR yöntemi Heterorhabditis ve Steinernema türlerinin teşhisinde kullanılan ilk yöntemdir. Günümüzde de halen Heterorhabditis ve Steinernema izolatları arasındaki genetik farklılıkları ölçmede ve bu taksonlar arasındaki filogenetik ilişkileri değerlendirmede kullanılmaktadır. Fakat bu yöntem genellikle tercih edilmez çünkü kopyalanma yeteneği, DNA kalitesi, DNA konsantrasyonu ve PCR şartları gibi birçok faktörden kolayca etkilenir. Ayrıca RAPD markerlarını kullanarak tür içi ve türler arası farklılıkları belirtmek zordur. Bu yüzden yanlış teşhislere yol açabilir (Stock and Hunt, 2005).

9 2.1.2.2 RFLP (Restriction fragment lenght polymorphisim) Restriksiyon enzimleri ve PCR-RFLP Steinernematid ve Heterorhabditis ler için iyi bir yöntem olarak bilinir ve özellikle de Steinernema türlerinin ayrımında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir (Stock and Hunt, 2005). Steinernema türlerinin teşhisinde kullanılan 17 tane restriksiyon enzim mevcuttur. Bazı restriksiyon enzimleri benzer RFLP modelleri gösterirken (örneğin, Hpa II ) bazıları teşhis gücü yüksek modeller gösterir (örneğin Alu I, Dde I, Hha I ve Hınf I ) (Stock and Hunt, 2005). Son zamanlarda, nükleotid sekans analizleri hem farklı taksonomik seviyelerde iyi bir teşhis yaptığı için hem de filogenetik çalışmalarda önemli veriler sağladığı için en çok tercih edilen yöntemdir (Stock and Hunt, 2005). 2.1.2.3 DNA sekanslama hedef bölgeleri 2.1.2.3.1 Nüklear genler (çekirdeğe ait genler) rrna ların sahip olduğu nükleotid polimorfizmi düşük olduğu için özellikle nüklear ribozomal RNA 28S büyük alt ünitesinin (LSU) D2/D3 bölgeleri (Steinernema larda) ile ITS (internal transcribed spacer) bölgeleri (Heterorhabditis lerde) nematodların tür teşhisinde kullanılmaktadır (Stock et al., 2001). 28S rdna Steinernematidler için en etkili ve en güvenilir bölge olarak bilinir. ITS ise entomopatojenik nematodların sistematiğinde kullanılan değişken bir bölgedir. Bu bölge bir dizi markera sahiptir. Heterorhabditidis lerde ITS-1 bölgesi türlerin ayrımında yeterli genetik varyasyonlara sahiptir ve türler arasındaki evrimsel ilişkiyi anlamada oldukça yararlı veriler sağlar (Stock ve Hunt, 2005 ).

10 2.1.2.3.2 Mitokondriyal genler Günümüzde, nematodlarda türler arasındaki ve içindeki genetik varyasyonları çözmek için yapılan çalışmalarda kulanılan birkaç mitokondriyal gen vardır. Son zamanlarda yapılan çalışmalarda Heterorhabditis marelata populasyonları arasında ND4 mitokondriyal genleri kullanılarak tür içi varyasyonlar saptanmıştır. Diğer mitokondriyal genler COXII ve 16S rrna Szalanski ve arkadaşları tarafından çalışılmıştır. Bu bölgeler tür seviyesindeki varyasyonları ve seçilmiş Steinernema türleri arasındaki ayrımı iyi bir şekilde göstermiştir. Buna rağmen birkaç Steinernema feltiae populasyonuyla çalıştıklarında tür içi seviyedeki varyasyonları göstermede başarısız olmuşlardır (Stock and Hunt, 2005). 2.1.3 Entomopatojenik nematodların biyolojisi ve ekolojisi Nematodların sebep olduğu parazitizmde, nematodlar böcek konakları üzerinde birçok farklı zararlı etkiye sahiptir. Bunlar; kısırlaştırma, doğurganlığı, yaşam süresini ve avcıdan kaçma aktivitesini azaltma, gelişmeyi geciktirme ya da davranışsal, fizyolojik ve morfolojik bozukluklar gibi olumsuz etkilerdir (Kaya and Stock, 1997). Böceklerdeki enfeksiyonu, morfolojik ve fizyolojik açıdan toprakta uzun süre kalabilmeye uyum sağlamış olan infektif jüveniller gerçekleştirir. İnfektif jüvenillerin rolü uygun bir konağın yerini bulmaktır. Konağın yerini bulmaya yardım eden iyi gelişmiş amfidlere ve baş bölgesinde papillara sahiplerdir. Hayatta kalma süreleri nematod türüne (fizyolojik adaptasyon) ve ortamın fiziksel şartlarına bağlıdır. İnfektif jüveniller hayatta kalmak için bir takım morfolojik adaptasyonlar kazanmışlardır. Örneğin, bağırsak kanalları ve farinks kapalı olduğu için sindirim sistemleri işlevsel değildir. Böylece sindirim sistemi boşluğu indirgenmiştir. Aynı zamanda ağız ve anüs kapalıdır. Aylarca beslenmeden yaşayabilecek biyolojik bir döneme girerek canlı kalabilirler. Bu durum nematodlar için en önemli hayatta kalma stratejisidir. Steinernematidler konak hemosölüne, böceğin sadece doğal açıklıklardan girerler (ağız, anüs ve spirakıl). Buna rağmen Heterorhabditler bir çift dorsal dişe (bazen iki daha küçük subventral) ya da kanca şeklinde yapılara sahip

11 oldukları için böceğin dış kutikulasını delerek doğrudan da girebilirler. İnfektif juveniller böceğin içine girdikten sonra taşıdıkları mutualistik bakterileri böceğin hemosölüne salarlar. Bakteriler girdikleri böcek dokusu içinde hızla çoğalır ve ürettikleri toksinle böceği birkaç gün içinde öldürürler (genelde 48 saat). Nematodlar hem üreyen mutualistik bakterilerin kendisiyle hem de bu bakterilerin uygun hale getirdiği böcek dokusuyla beslenir. Erginleşen nematodlar çiftleşir ve konak içinde ürerler. Böylece böceğin içi nematodlarla dolar ve infektif juveniller besin kalmayınca başka konak bulmak için kadavradan dışarı çıkarlar. Nematodlar konağın büyüklüğüne göre bir, iki ya da daha fazla jeneresyon geçirebilirler (Gaugler and Kaya, 1990). Steinernema ve Heterorhabditis cinsleri arasındaki temel farklardan biri infektif evreyi oluşturan süreçteki gelişim şekilleridir. Steinernema larda infektif juveniller genelde ayrı eşeyli olup, dişi ve erkeklere gelişirler. Heterorhabditis lerde ise her bir infektif juvenil hermafrodit bir dişi bireye gelişir. Bunlarda sadece ikinci jenerasyonda erkek ve dişi bireyler ortaya çıkar (Gaugler and Kaya, 1990). Oda sıcaklığında birçok Steinernematid için yaşam döngüsü yani enfeksiyondan sonra infektif jüvenillerin ortaya çıkmasına kadar geçen süre, 7 ile 10 gün arasında değişir. Heterorhabdit lerde ise bu süre 12-15 gün kadardır (Bedding et al,. 1994). Yapılan çalışmalarda Steinernema cinsine ait infektif juvenillerin Xenorhabdus spp., Heterorhabditis jüvenillerinin ise Photorhabdus spp. bakterileriyle mutualistik ilişkili oldukları bulunmuştur (Gaugler, 2002). Steinernema ve Heterorhabditis türleriyle ilişkili olan bakteriler Çizelge 2.2 de verilmiştir. Bu bakteriler sadece biyolojik kontrol ajanı entomopatojenik nematodlarda bulunur. Sadece III. evre juveniller diğer bir deyimle infektif jüveniller mutualistik bakterileri taşırlar. Steinernema infektif jüvenillerinde bakteriler, özofagusun arka kısmında bir kese içinde bulunurlar. Heterorhabditis lerde böyle bir kese yoktur. Bakteriler bağırsağın 1/3 lik kısmında daha çok uç tarafta yoğun olarak bulunurlar. Photorhabdus türleri biyolojik ışıma yapabilirler. Bu nedenle Heterorhabditis le enfekte olmuş bir larva karanlık bir ortamda parlak görülür (Boemare, 2002).

12 Xenorhabdus ve Photorhabdus, entomopatojenik nematodlarla mutualistik olarak yaşayan Enterobacteriaceae familyasına ait gram negatif bakterilerdir. Her iki bakteri de fakültatif anaerob ve çubuk morfolojilidir. Nitratı nitrite indirgeyemezler. İki bakteri cinsi arasındaki fark Photorhabdus bakterilerinin biyolojik ışıma yapabiliyor; Xenorhabdus ların yapamıyor olmasıdır. Ayrıca Xenorhabdus katalaz bakımından negatif, Photorhabdus ise katalaz bakımından pozitiftir. Bu bakterilerin en yakın oldukları cins Proteus tur (Boemare, 2002). Bakterilerde Faz-I ve Faz-II olmak üzere iki temel faz vardır Faz-I nematod gelişimi için en ideal fazdır. Bunlar diğer mikroorganizmaların konaktan faydalanmaması için çeşitli tipte antibiyotikler üretir (Gaugler and Kaya, 1990).

13 Çizelge 2.2 Entomopatojenik nematodlar (Steinernematidae ve Heterorhabditidae) ve bunlarla mutualistik yaşayan bakteri türleri Mutualistik bakteri İzole edilen nematod türü Kaynak X. nematophila S. carpocapsae (Poinar and Thomas, 1965) Thomas and Poinar, 1979 X. bovienii S.affine, S.feltiae, S. intermedium, (Akhurst, 1983) S. kraussei X. poinarii S. glaseri, S. cubanum (Akhurst, 1983) X. beddingii S. longicaudum (Akhurst, 1986) Akhurst and Boemare (1993) X. japonica S. kushidai Nishimura et al., 1994 X. budapestensis S. bicornutum Lengyel et al., 2005 X. ehlersii S. serratum Lengyel et al., 2005 X. innexi S. scapterisci Lengyel et al., 2005 X. szentirmaii S.rarum (Cordoba, Argentina) Lengyel et al., 2005 P. luminescens H. bacteriophora Brecon (Thomas and Poinar, 1979) Boemare et al., 1993 P.luminescens subsp. H. indica Fischer-Le Saux et al., 1999 akhurstii P. luminescens subsp. H. bacteriophora HP88 Fischer-Le Saux et al., 1999 laumondii P. temperata H. zealandica, Fischer-Le Saux et al., 1999 H.bacteriophora NC1, H. megidis (Neoarctic izolat) P. temperata subsp. H.megidis (Palearctic izolat) Fischer-Le Saux et al., 1999 temperata P.luminescens subsp. H. bacteriophora Hazir et al., 2004 kayaii P.luminescens subsp. H. bacteriophora Hazir et al., 2004 thracensis Diğer biyolojik kontrol ajanları gibi Steinernematid ve Heterorhabditidler laboratuvarda geniş bir böcek grubuna karşı etkilidirler. Bu etkileşim optimal çevre şartları ve hiçbir ekolojik ya da davranışsal sınırların olmadığı laboratuvar şartları gibi ortamlarda gerçekleşir (Kaya and Gaugler, 1993). Buna en iyi örnek ağaç yapraklarıyla beslenen kelebek larvalarıdır. Bu böcekler petri kaplarında enfeksiyona oldukça hassastırlar ama doğada nadiren etkilenirler. Çünkü nematodlar çevresel şartlardan olumsuz yönde etkilenirler. Örneğin kuruma, radyasyon ve sıcaklık

14 nematodlar üzerinde etkili olan abiyotik faktörlerden birkaçıdır (Kaya and Gaugler, 1993). Toprak, entmopatojenik nematodların doğal yaşam ortamlarıdır ve toprak içerisindeki zararlı böceklere karşı yapılacak başarılı bir biyolojik kontrol uygulaması için büyük avantaj sağlarlar (Shapiro-Ilan et al., 2005). Entomopatojenik nematodlar, toprak üzerindeki canlılara etkili değillerdir ve toprak içerisinde konaklarını, ürettikleri CO2 le bulurlar (Hazır, 2002). Bazı Steinernematid ve Heterorhabditidler poliokseniktirler. Örneğin S.carpocapsae laboratuvar koşullarında farklı ordolardan 250 den fazla böcek türünü enfekte etmiştir (Poinar, 1979). Benzer olarak H. bacteriophora da geniş bir konak dağılımı gösterir (Hazır, 2002). Bütün entomopatojenik nematodların farklı böceklerin mücadelesinde etkinlikleri eşit değildir. Herhangi bir entomopatojenik nematodun belirli bir böceği enfekte etme yeteneği böcek ve nematodun davranışı, fiziksel engeller ve immun cevaplarla belirlenir (Crow, 2002). S. scapterisci Orthoptera grubuna özellikle de Gryllotalpidae üyelerine adapte olmuştur (Grewal et al., 1993; Parkman and Smart, 1996). S. kushidai ise daha çok Scarabeidae larvalarına adapte olmuş bir türdür (Mamiya, 1989; Tanada and Kaya, 1993). Çizelge 2.3 te entomopatojenik nematodlarla kontrol edilebilen bazı zararlılar verilmiştir.

15 Çizelge 2.3 Entomopatojenik nematodlar ile kontrol edilen bazı zararlılar ve kullanıldıkları yerler. Uygulama alanı Çilek, kiraz,vb. Turunçgil Zararlı Maymuncuklar (Örn: Otiorhynchus spp). Maymuncuklar (Örn: Diaprepes abbreviatus). Nematod türü H. bacteriophora S. riobravis Mantar Mantar sinekler (Örn:Lycoriella sp.) Bradysia sp. S. feltiae Süs bitkileri Maymuncuklar (Örn: Otiorhynchus spp). H. bacteriophora, H. megidis Odun böcekleri(örn: Capnodis spp.) S.carpocapsae,H.bacteriophora Çim Manas larvası H. bacteriophora Danaburnu (Örn:Gryllotalpa gryllotalpa) Bozkurtlar, (Örn:Agrotis segetum) S. riobravis, S. scapterisci S. carpocapsae Doğal düşmanlar bütün organizmalar için populasyon ekolojisinde önemli bir faktördür. Toprakta yaşayan entomopatojenik nematodların populasyonu bakteriler, funguslar, akarlar predatör nematodlar ve toprakta yaşayan diğer organizmalarla azalır. Sterilize edilmiş toprakta hayatta kalma süresi sterilize edilmemiş olana göre daha uzundur. Akarlar bilinen en iyi nematod predatörleridir (Kaya, 2002).

16 Toprağa nematod uygularken dikkat edilmesi gereken en önemli faktör nematod kurumadan ve UV den zarar görmeden hızlı bir şekilde yüksek konsantrasyonda suyla birlikte toprağa vermektir (Bedding et al., 1994). Steinernematid ve Heterorhabditidleri etkileyen abiyotik faktörler; nem, sıcaklık, UV, toprak yapısı, oksijen, ph ve tuzluluk gibi faktörlerdir (Kung et al., 1990). Nem, nematodların canlı kalmasındaki en önemli faktördür. Nematodlar hareket edebilmek için suya ihtiyaç duyarlar. Sıcaklık ise entomopatojenik nematodların gelişimini, üremesini ve infektivitesini etkileyen önemli ikinci faktördür. Genelde Steinernematidler düşük sıcaklıklara, Heterorhabditidler ise yüksek sıcaklıklara daha iyi adaptasyon gösterirler.entomopatojenik nematodlar düşük ve yüksek sıcaklık derecelerinde inaktiftirler (Grewal et al., 1994; Mracek and Webster, 1993). Entomopatojenik nematodlar çoğunlukla kumlu ve kumlu-tınlı topraklardan elde edilmişlerdir. Nematodlar killi topraklarda az bulunur. Bunun sebebi killi toprakların daha az boşluğa ve dolayısıyla daha düşük oksijene sahip olmasıdır (Portillo-Aguilar, et al., 1999). Nematodlar için en uygun toprak ph değeri 4-8 arasındadır (Kung et al., 1990).

17 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1 TOPRAK ÖRNEKLERİNİN ALINMASI 2006-2007 yılları arasında Aydın ili ve çevresinde arazi çalışması yapılarak toprak örnekleri alınmıştır. Örnek alınan yerler rastgele seçilmiştir. Toprak alımında yüzeyden başlayıp 15-20 cm lik derinliğe kadar olan bölge tercih edilmiştir (Mracek and Becvar, 2000). Alınan örnekler arasında en az 10 km lik bir mesafe bırakılmıştır. Seçilen alanda aralarında yaklaşık 5-6 metre mesafe olan bir üçgen oluşturularak toplam 3 ayrı örnek alınmıştır. Aynı alandan alınan bu örnekler karıştırılarak elde edilen karışımın içerisinden yaklaşık 1 kg kadar toprak alınmıştır. Örnek alma işleminde kullanılan alet her toprak alımından sonra % 70 lik etil alkolle steril edilmiştir (Stock et al., 1999). Toprak örneği alınan bölgenin adı, yüksekliği, vejetasyon tipi, toprak sıcaklığı ve GPS koordinatları kaydedilmiştir. Her toprak örneğine bir kod numarası verilerek etiketlenmiştir. Alınan toprakların kurumasını önlemek için örnekler plastik torbalar içerisinde buzluklara yerleştirilmiştir (Kaya and Stock, 1997; Stock et al., 1999; Mracek and Becvar, 2000). 3.2 TOPRAKTAN ENTOMOPATOJENİK NEMATODLARIN İZOLASYONU Araziden toplanıp laboratuvara getirilen toprak örnekleri 250 ml hacimli plastik kaplara aktarılmıştır. Hazırlanan her bir toprak örneği içerisine 5 er tane Büyük Mum Güvesi Galleria mellonella (Lepidoptera: Pyralidae) son evre larvaları konulmuştur (Lopez-Nunez et al., 2007; Simard et al., 2007). Deney kapları 23-24 C lik oda sıcaklığında beklemeye alınmıştır. Konulan larvaların enfekte olup olmadığını anlamak için 3 er gün arayla bu kaplar toplam 15 gün süresince kontrol edilmiştir (Hazır et al., 2003). Bu süre içerisinde enfekte olan larvalar topraktan çıkarılarak White trap (White, 1927) adı verilen ortama alınmışlardır. White trap, nematodlarla enfekte olmuş larvadan infektif jüvenillerin toplanması için hazırlanmış olan bir sistemdir. Bu sistem iç içe geçmiş iki petri kabından oluşur. İçte filtre kağıdı olan küçük petri dışta ise nematodların çıkması için su dolu olan büyük petri bulunur. Enfekte olan bu larvalar filtre kağıdı üzerine yerleştirilir ve büyük olan petrinin

18 kapağı kapatılır. Yeni nesil nematodlar, filtre kağıdının olduğu küçük petriyi terkedip büyük olan petri kabındaki suya geçerler. Böylece bu su alınarak nematodların infektif jüvenil evreleri elde edilmiş olur (Kaya and Stock, 1997; Koppenhöfer and Kaya, 1999). Elde edilen infektif jüveniller yüzeylerinin temizlenmesi için cam bir beher içerisine alınmış ve üzerlerine steril distile su eklenmiştir. Nematodlar dibe çöktükten sonra üstteki distile su uzaklaştırılıp yerine yeniden steril distile su ilave edilmiştir. Bu işlem 3 kez tekrarlanmış ve böylece nematodların yüzeyleri yıkanmıştır. Temizlenen bu nematodlar özel saklama kaplarına alınarak 10 ve15 C lik iklim dolaplarında saklanmıştır (Kaya and Stock, 1997; Koppenhöfer and Kaya, 1999). 3.3 STEINERNEMATID VE HETERORHABDITIDLERİN TÜR TEŞHİSLERİNİN YAPILMASI Elde edilen entomopatojenik nematodların tür teşhis işlemleri için morfolojik ve morfometrik yöntemlerin yanı sıra moleküler teknikler de kullanılmıştır. Moleküler çalışmalarda sekans analizleri için Steinernematidlerde 28S rdna nın büyük alt ünitesi (LSU), Heterorhabditidler içinse ITS (internal transcribed spacer) bölgesi kullanılmıştır. Sekans sonuçları Gen Bankasında mevcut olan diğer türlere ait sekanslarla karşılaştırılmıştır. Tüm izolatlar Stock et al., (2007) uygun olarak Arizona Üniversitesinde moleküler yönden analiz edilmiştir. 3.4 MORFOMETRİK YÖNTEM Entomopatojenik nematodların tür teşhisi yapılırken morfometrik ölçümlerde infektif jüveniller ve ilk jenerasyona ait erkek nematodlar kullanılmıştır (Hominick et al., 1997; Kaya and Stock, 1997). Her Steinernema cinsine ait nematod izolatı için birinci jenerasyona ait ergin erkekler ile infektif jüvenillerden 20 örneğin ölçümü yapılmıştır (Hazir et al., 2003)

19 Morfometrik ölçümler Amerika Birleşik Devletleri Arizona Üniversitesi Plant Pathology bölümünde Dr. Patricia Stock un laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Morfometrik ölçümlerde kullanılan ortak kriterler: toplam vücut uzunluğu (TU), maksimum vücut genişliği (MG), baştan boşaltım deliğine olan uzaklık (EP), baştan sinir halkası sonuna olan uzaklık (NR), baştan özofagus kaidesine olan uzaklık (ES), kuyruk uzunluğu (TL), anüs genişliği (AG), a oranı (toplam vücut uzunlığunun maksimum vücut genişliğine oranı), b oranı (toplam vücut uzunlığunun özafagus uzunluğuna oranı), c oranı (toplam vücut uzunluğunun kuyruk uzunluğuna oranı), d oranı (%D) (anterior sonu ile boşaltım deliği arasındaki mesafenin özofagus uzunluğuna oranı X 100), dır e oranı (%E) (anterior sonu ile boşaltım deliği arasındaki mesafenin kuyruk uzunluğuna oranı X 100) dır. Bunlara ilaveten erkek nematodlar için spikül uzunluğu (SU), gubernaculum uzunluğu (Gub.U), genital papillaların sayısı ve dizilimleri de göz önüne alınmıştır (Hominick et al.1997; Kaya and Stock, 1997). 3.5 MOLEKÜLER YÖNTEM 3.5.1 Fenol-Kloroform ekstraksiyonunun hazırlanması Nükleik asit amplifikasyonu için, Heterorhabditis izolatları için 7-8 günlük; Steinernema izolatları içinse 3-4 günlük enfekte olmuş Galleria larvaları parçalanarak dişi ve erkek nematodlar elde edilmiştir. Elde edilen bu nematodlar 1.7 ml lik eppendorf tüplerine alınıp üzerine lizis tamponu ilave edilmiştir. Lizis tamponu: 500 µl TE (10 mm tris- 1 mm EDTA, ph 8.0) 15 µl %20 lik SDS 20 µl proteinaz K (son konsantrasyon 10mg/ml,) 1. Tüpler 50 C lik sıcak su banyosunda bir gece bekletilmiştir. 2. Parçalanma periyodik olarak kontrol edilmiştir. Eğer bir gece sonra parçalanma tam değilse 15 µl Proteinaz K daha eklenmiş ve bir gece daha sıcak su banyosunda bekletilmiştir.

20 Eğer parçalanma tam olarak gerçekleşmiş ise örnekler bir gün süreyle +4 C de buzdolabında bekletilmiştir. 3. Bu uygulamalar sonucu her bir örneğe 10µl RNAaz eklenmiştir. 4. Tüpler vortekslenip 37 C de 1 saat bekletilmiştir. 5. Tüpler 2 dakika süreyle 13.000 rpm de santrifüj edilmiştir. 6. Üstteki süpernatant alınıp başka bir boş tüp içerisine aktarılmıştır. 7. Her bir tüpün içerdiği hacime eşit miktarda tüplerin üzerine fenol eklenmiş ve her tüp önce kısa süreyle vortekslenip daha sonra 5 dakika süreyle santrifüj edilmiştir. 8. Tüplerin üzerindeki süpernatant dikkatlice alınmış ve yeni bir eppendorf tüpüne aktarılmıştır. 9. Bu tüpler içerisine aynı hacimde 24:1 oranında kloroform/isoamylalkol eklenmiş ve önce vorteks sonra da santrifüjlenmiştir. 10. Üstteki süpernatant toplanıp yeni bir tüp içerisine aktarılmış ve bu tüpe her 100 µl için 10 µl Sodyum asetat eklenmiştir. 11. Tüplerin üzeri tamamen doluncaya kadar %100 lük etil alkol eklenmiş ve bu tüpler bir gece buzdolabında bekletilmiştir. 12. Bir gece sonunda bu tüpler 4 C de 10 dakika santrifüj edilmiştir. 13. Üstteki sıvı alınmış ve tüpün dip kısmındaki metaryal kurumaya bırakılmıştır. 14. Örnekler kuruduktan sonra her bir tüpe 25 µl TE ilave edilerek spektrofotometrik okuma için hazır hale getirilmiştir. 15. Spektrofotometrik ölçümden sonra her bir örnek için yeni bir DNA konsantrasyonu hazırlanmıştır (20 µl lik hacimde 100ng / µl konsantrasyonda) 16. Yeni konsantrasyondaki DNA lar PCR için hazır hale gelmiştir (DNA lar PCR yapılana kadar +4 C de bekletilmiştir). 3.5.2 Polimeraz zincir reaksiyonu için örneklerin hazırlanması PCR, DNA molekülleri topluluğunda, özgül hedef DNA dizilerinin doğrudan çoğaltılmasına dayanır ve bu yöntemin uygulanabilmesi için çok az miktarda DNA bile yeterlidir. Bir PCR reaksiyonunda 25-30 döngü yeterlidir. Bir döngü 4-5 dakika sürer. 25-30 döngü sonunda, DNA miktrarında yaklaşık 1,000,000 kez artma olur.

21 İşlem, thermocycler (ısı döngücüsü) denilen makinelerde, önceden döngü sayısı ve sıcaklıkları belirlenen programlarla, otomatik olarak gerçekleştirilir. PCR üç temel basamaktan oluşur Çoğaltılacak DNA denatüre edilerek tek zincirli hale getirilir (90-95 C de, yaklaşık 5 dakika). Primerler tek zincirli hale getirilmiş DNA ya bağlanır (50-70 C de 15-30 nükleotit uzunluğunda). DNA polimerazın ısıya dayanıklı bir şekli, nükleotitleri 5 den 3 ne doğru ekleyerek, primerlerin uzamasını sağlar ve hedef DNA nın iki zincirli kopyasını oluşturur (70-75 C). PCR nin Temel Bileşenleri Kalıp DNA DNA polimeraz enzimi Primerler dntp karışımı Tampon ve MgCl2 (Temizkan ve Arda, 2003) 1. Buzdolabından çıkarılan DNA tüpleri kısa bir vorteksden sonra 30 sn süreyle santrifüjlenmiştir. 2. Her bir örnek için 0.2 µl lik özel PCR tüpleri kullanılmıştır. 3. Her bir 0.2 µl lik boş ependorf tüpüne; Heterorhabditisler için, 7.0 µl steril distile H 2 O 12.5µl Red taq 1.25µl Primer 93 1.25µl Primer 94

22 94 (forward) 5 - TTAGTTTCTTTTCCTCCGCT-3 93 (reverse) 5 -TTGAACCGGGTAAAAGTCG-3 (Ellis et al.,1986; Stock et al,2001). Steinernematidler için; 7.0 µl steril distile H 2 O 12.5µl Red taq 1.25µl Primer 391 1.25µl Primer 501 391 (direct) 5 -AGCGGAGGAAAAGAAACTAA-3 501 (reverse) 5 -TCGGAAGGAACCAGCTACTA-3 eklenmiş ve bu maddeler vorteks ile karıştırılmıştır. 5. PCR için gerekli maddelerin eklendiği bu tüplerin her birine önceden elde edilen DNA dan 3µl ilave edilmiştir. 6. Hazır hale gelen tüpler PCR aletine yerleştirilmiş ve Heterorhabditisler için, ITS-60 C lik program, Steinernematidler için; 28S-52 C lik program seçilerek işlem başlatılmıştır. 3.5.3 Agaroz jel düzeneğinin hazırlanması %1.3 lük Agaroz jel hazırlamak için; 0.36 gr Agaroz (Omnipur ) 28 ml 1X TBE kullanılmıştır. Agaroz eritilerek hazırlandıktan sonra içerisinde 1X TBE tamponu bulunan jel tankına dikkatlice aktarılmıştır. Jel yaklaşık 20 dakika süreyle donmaya bırakılmış ve bu arada PCR dan çıkan tüpler buz içerisine konulmuştur. Jel yüklemek için hazır hale geldiğinde içerisinde; 3µl steril distile H 2 O

23 2µl Tracking dye (mavi renkli yükleme boyası) 2µl DNA bulunan her bir örnek için yeni 0.2µl lik tüpler hazırlanmıştır. Bu tüplerin yanı sıra bir de DNA ladder hazırlanmıştır. Bunun içerisine de; 4 µl steril distile H 2 O 2µl Tracking dye 1µl DNA ladder (farklı uzunluktaki DNA fragmanlarından oluşan kullanıma hazır referanslar) ilave edilmiştir. Hazırlanan bu tüpler önce vorteklenip daha sonra 15 sn süreyle santrifüj edildikten sonra agaroz jel in her kuyucuğa 7 µl olacak şekilde yükleme yapılmış ve yürütme tankının kapağı kapatılıp voltaj 100-103 volta ayarlanmıştır. Yaklaşık 45 dakika süreyle beklendikten sonra içinde tampon bulunan jel içinde 33µl Ethidium Bromide bulunan bir kaba aktarılmış ve kap çalkalayıcı üzerine yerleştirilmiştir. 15 dakika süreyle bu ortamda bekleyen jel içerisinde sadece distile su bulunan başka bir kaba aktarılıp tekrar 15 dakika süreyle çalkalayıcı üzerinde bekletilmiştir. Daha sonra Ethidium Bromide içeren jel e temas etmeden jel, ultraviole (UV) aleti üzerine yerleştirilmiş ve karanlık bir ortamda görüntülenmiştir. Moleküler düzeyde yapılan çalışmalar Arizona Üniversitesi Plant Pathology bölümünde Dr. Patricia Stock la birlikte gerçekleştirilmiştir. 3.5.4 Sekans analizi Agarose jel elektroforeziyle DNA miktarı saptandıktan sonra sekans analizi için içerisinde; 10 µl PCR ürünü 4 µl exosap-it (usb) (exosap-it 100bp den büyük 20 kb dan küçük olan PCR ürünlerini temizlemek için kullanılır.) bulunan 0.2 µl lik yeni tüpler hazırlanmış ve bu tüpler

24 37 C de 15 dakika bir kez, 80 C de 15 dakika bir kez olmak üzere PCR makinesinde tutulmuştur. Steinernema spp. LSU sekansları için ileri yöndeki no.502 (5 - CAAGTACCGTGAGGGAAAGTTGGC) primerleri kullanılmıştır. Ters yöndeki primerler olarak no.503 (5 - CCTTGGTCCGTGTTTCAAGACG) kullanılmıştır (Stock et al., 2001). Sekans reaksiyonları ABI BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit ile firmanın önerdiği protokole uygun olarak yapılmıştır. Sekans reaksiyonu sonrası örnekler Applied Biosystems 3730 DNA Analyzer aleti kullanılarak yürütülmüştür. Bu tez çalışmasında elde edilen Steinernema cinsine ait nematod türlerinin moleküler analizi için 856 baz çifti uzunluğundaki 28S ribozomal RNA büyük alt biriminin D2D3 gen bölgesi, Heterorhabditis ler için ise ITS bölgesi kullanılmıştır. 28S rdna dizi analizleri PAUP Version 4.0b10 Macintosh (PPC/Altivec) filogeni çizim programı kullanılarak oluşturulmuştur.

25 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Bu çalışma entomopatojenik nematodların dağılımlarıyla ilgili olarak Aydın ilinde yapılan ilk araştırma özelliğini taşımaktadır. Çalışma sonucunda Aydın ili ve çevresindeki topraklarda bulunan entomopatojenik nematodların çeşitliliği ve dağılımları belirlenmiştir. 2006-2007 yılları arasında yapılan arazi çalışmalarında toplam 82 toprak örneği alınmış ve bunların 10 tanesinden entomopatojenik nematod elde edilmiştir. Pozitif örneklerin toplam sayısal oranı %12 dir. Hazır ve arkadaşları (2003) tarafından yapılan ve Türkiye nin tamamını kapsayan araştırma sonucunda toplam 1167 toprak örneği incelenmiş ve 24 entomopatojenik nematod izolatı elde edilmiştir. Bu çalışmada pozitif çıkan toprakların oranı %2 olarak tespit edilmiştir. Aydın bölgesinde yapılan detaylı çalışmadan elde edilen %12 lik oran Türkiye ortalamasına oranla oldukça yüksek bir değerdir. Morfometrik, morfolojik ve moleküler verilerinin bir arada değerlendirilmesi sonucunda Aydın ili ve çevresinde gerçekleştirilen bu çalışma sonucunda elde edilen 10 entomopatojenik nematod izolatının 3 tanesinin Steinernema cinsine, 7 tanesinin ise Heterorhabditis cinsine ait olduğu tespit edilmiştir (Çizelge 4.1, Şekil 4.1). Çizelge 4.1. Aydın ili ve çevresindeki topraklardan elde edilen entomopatojenik nematod türleri ve habitat özellikleri izolat no Entomopatojenik nematod Örnek alınan yerler Toprak Sıcaklığı ( C) Yükseklik (metre) Örnek alma zamanı Habitat 09-01 S.weiseri Germencik 17 467 21.03.2006 Çam Ormanı 09-20 H. bacteriophora Davutlar 23.4 31 23.02.2006 Meyve bahçesi 09-31 S.feltiae Paşayaylası 15.3 204 30.04.2006 Sebze tarlası 09-38 S.feltiae Umurlu 23.9 66 30.04.2006 Karpuz tarlası 09-38 H. bacteriophora Umurlu 23.9 66 30.04.2006 Karpuz tarlası 09-39 H. bacteriophora Yenipazar 25.3 63 30.04.2006 Meyve bahçesi 09-43 H. bacteriophora İncirliova 29.6 29.6 20.06.2006 Meyve bahçesi 09-48 H. bacteriophora Bıyıklı köyü 27.2 55 20.06.2006 Sebze tarlası 09-58 H. bacteriophora Alangüllü köyü 27 57 20.06.2006 Sebze tarlası 09-64 H. bacteriophora Yenice 24.1 318 15.07.2007 Sebze tarlası

26 09-01 09-31 09-58 09-38 09-38 09-20 09-48 09-43 09-39 09-64 H.bacteriophora S.weiseri S.feltiae Şekil 4.1 Aydın ili ve çevresindeki topraklardan elde edilen entomopatojenik nematodların dağılımları.

27 Elde edilen her türe ait bir izolatın tür teşhisinde kullanılan morfometrik ölçüm sonuçları Çizelge 4.2, 4.3 ve 4.4 te verilmiştir. Çizelge 4.2 Steinernema feltiae (izolat 09-38) nin morfometrik ölçüm (µm) sonuçları Tür adı: Steinernema feltiae İzolat no: 09-38 İnfektif juveniller TU MG ES EP NR TL AG a b c d e Min 775.7 27.8 118.5 55.0 97.0 69.1 15.9 19.7 6.3 10.6 43.9 70.1 Ort 875.6 36.5 126.1 60.9 112.3 76.0 18.6 24.3 6.9 11.5 48.3 80.3 Maks 936.1 44.9 136.8 65.0 125.9 83.8 22.4 28.5 7.7 12.6 53.6 89.1 Ss 39.1 4.6 5.1 2.6 6.7 4.1 1.7 2.7 0.3 0.6 2.5 5.1 İlk jenerasyon erkek nematodlar TU MG ES EP NR TL AG SU Gub.U a b c d e Min 1013.6 71.7 112.1 61.4 102.9 20.1 33.7 58.0 32.1 13.0 7.9 31.9 42.3 175.0 Ort 1315.4 82.1 134.1 77.1 123.1 29.0 38.7 68.4 45.8 19.5 8.3 29.0 119.7 418.3 Maks 1639.5 96.0 152.1 87.2 141.5 38.7 45.5 76.5 58.7 19.7 13.0 66.8 74.7 363.3 Ss 193.3 8.2 12.8 8.7 12.2 4.9 3.0 5.9 7.3 1.8 31.8 4.5 466.4 65.4 Min: Minimum Ort: Ortalama Maks: Maksimum Ss: Standart sapma